Определение числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое

ФИЗИКА ДРЕВЕСИНЫ

 

Лабораторный практикум для студентов очного и заочного обучения по направлению подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль подготовки «Технология деревообработки, дизайн мебели и интерьеров»

 

 

Брянск 2016

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Брянский государственный инженерно-технологический университет»

(БГИТУ)

 

 

Кафедра технологии деревообработки

 

Утверждены научно-методическим

советом БГИТУ

протокол № 7 от 6.10.2016 года

 

ФИЗИКА ДРЕВЕСИНЫ

 

Лабораторный практикум для студентов очного и заочного обучения по направлению подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль подготовки «Технология деревообработки, дизайн мебели и интерьеров»

 

 

Брянск 2016

 

УДК 674.03

 

 

Физика древесины: Лабораторный практикум для студентов очного и заочного обучения по направлению подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль подготовки «Технология деревообработки, дизайн мебели и интерьеров» / Брянск. гос. инж.-технол. ун-т. Сост. В.М. Меркелов. – Брянск: БГИТУ, 2016. - 36 с.

 

 

Даны методические указания по выполнению 10 лабораторных работ по определению основных наиболее важнейших свойств древесины. Основной целью всех работ является ознакомление с методами определения тех или иных показателей.

Для студентов очной и заочной форм обучения.

 

 

Рецензент:

кандидат техн. наук, доц. Лукаш А.А.

 

Рекомендованы редакционно-издательской и методической комиссиями института лесного комплекса, транспорта и экологии БГИТУ.

Протокол № 1/09 от 6 сентября 2016 года.

 

Содержание

 

Введение
1 Определение числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое
2 Определение влажности древесины весовым методом
3 Определение влажности древесины электрическим методом
4 Определение усушки древесины
5 Определение сорбции и десорбции древесины
6 Определение разбухания различных древесных материалов
7 Определение плотности древесины
8 Определение предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон
9 Определение предела прочности при скалывании вдоль волокон
10 Определение предела прочности древесины при статическом изгибе
Список использованных источников

 

Введение

 

Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений и природы, свойства и строение материи и законы ее движения.

В соответствии с многообразием исследуемых обьектов физика подразделяется на ряд дисциплин (разделов), в той или иной мере связанных друг с другом. По изучаемым обьектам физика делится на физику элементарных частиц, физику ядра, физику твердого тела, физику полимеров.

Древесина – природный полимер (целлюлоза - С₆ Н₁₀ О₅) с своеобразными физическими, механическими, термодинамическими и многими другими свойствами. Это позволяет отнести древесину к обьектам, изучаемым в физике полимеров.

В то же время древесина является твердым телом. Это, в свою очередь позволяет отнести древесину к обьектам, изучаемым в физике твердого тела.

Таким образом, можно констатировать, что древесину можно отнести к обьектам, изучаемым в двух разделах физики.

Физика древесины является базовой дисциплиной для последующих технологических дисциплин профиля «Технология деревообработки». Поэтому в данном практикуме представлены лабораторные работы по определению основных физических свойств древесины.

Основной целью всех работ является ознакомление с методами определения тех или иных показателей.

Практически все показатели определяются в соответствии с ГОСТами.

При выполнении работы каждым студентом оформляется отчет, в котором отражаются следующие пункты: цель, применяемая аппаратура и материалы, краткая теория, журнал наблюдения, результаты и выводы.

 

Краткая теория

Макроструктура древесины – особенности строения, выявленные простейшими оптическими средствами или даже невооруженным глазом.

Число годичных слоев в 1 см и содержание поздней древесины в годичном слое являются основными характеристиками макроструктуры.

Для определения этих показателей должны быть хорошо видны годичные слои и четкие границы между ранней и поздней древесиной в пределах каждого годичного слоя. Этому условию соответствует древесина хвойных и кольцесосудистых пород. У части рассеянно-сосудистых пород можно определить только ширину годичных слоев, а у некоторых пород затруднено определение и этого показателя. Ширина годичных слоев и содержание поздней древесины у различных пород различны, изменяются по высоте и радиусу ствола, зависят от условий произрастания.

Число годичных слоев в 1 см n, шт, определяют по формуле

(1.1)

где N – общее число целых годичных слоев;

l – протяженность годичных слоев по радиальному направлению в см.

 

Содержание поздней древесины m, %, определяют по формуле

(1.2)

 

где σ – ширина поздней древесины в каждом годичном слое, мм;

l – протяженность годичных слоев по радиальному направлению, мм.

 

Как правило, большое количество годичных слоев и большой процент поздней древесины соответствует более высоким показателям механических свойств. В целом ряде стандартов на древесные материалы (авиационные пиломатериалы, резонансная древесина и др.) содержатся требования определенных допустимых величин числа годичных слоёв в 1 см (или ширины годичных слоев) и процента поздней древесины.

 

Аппаратура и материалы

 

При выполнении работы применяют: лупу с измерительной линейкой, обеспечивающей точность измерения 0,1 мм, линейку, образцы древесины различных пород следующих размеров, мм: длина – 10…20; ширина и толщина - …20. Допускается применять образцы, предназначенные для других видов испытаний, при наличии торцевой поверхности размером не менее 20 мм в радиальном направлении.

 

Порядок проведения работы

 

Подготавливают журнал наблюдения (табл. 1.1);

 

Таблица 1.1 – Протокол определения числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое

Марки-ровка образ-ца	Общее число годичных слоев N, шт.	Протяжение годичных слоев по радиальному направлению, см, l	Общая ширина поздней древесины Σσ, мм	Число годичных слоев в 1 см, n	Содержание поздней древесины m,%	Примечание

 

- нумеруют полученный образец двумя большими буквами, характеризующими фамилии студентов, выполняющих совместно эту работу;

- на торцевой поверхности проводят карандашом по линейке линию в радиальном направлении (рис.1.1);

- отмечают на этой линии границы целых годичных слоев на участке примерно в 20 мм;

- измеряют линейкой расстояние l;

- подсчитывают число годичных слоев N на измерительном участке;

- измеряют в каждом годичном слое ширину поздней зоны σ измерительной линейкой.

Рисунок 1.1 – Схема определения числа годичных слоев в 1 см и содержание поздней древесины

 

Обработка результатов

 

Обработку результатов проводят в следующей последовательности:

- определяют по формуле 1.1 число годичных слоев в 1 см;

- определяют по формуле 1.2 содержание поздней древесины;

- формулируют выводы.

 

1.6 Контрольные вопросы

 

1 В чем отличие ядра от заболони?

2 Что представляют собой годичные слои?

3 Ранняя древесина годичного слоя

4 Поздняя древесина годичного слоя

5 Функции ранней древесины

6 Функции поздней древесины

7 Типы сердцевинных лучей

8 Породы древесины с широкими сердцевинными лучами

9 Породы древесины, имеющие сосуды

10 Породы древесины, имеющие смоляные ходы

 

2 Определение влажности древесины весовым методом

2.1 Цель и содержание работы

 

Целью работы является ознакомление с весовым (классическим) методом определения влажности древесины

 

Содержание работы включает:

- изучение метода;

- определение начальной влажности древесины;

- обработку результатов и формулирование выводов.

Краткая теория

 

В физике влажные материалы по характеру взаимодействия с влагой делятся на три основных вида: коллоидные, капиллярно-пористые и капиллярно-пористые коллоидные.

Древесину относят к последнему виду.

Вода является основным компонентом древесины, который необходимо постоянно контролировать. Во-первых, это основной фактор, способствующий ее разрушению. Так, при температуре более 6°С и ее влажности более 22 % активизируется деятельность дереворазрушающих грибов. Во-вторых, проявляются такие явления как усушка и разбухание, приводящие к изменению ее размеров, что негативно отражается на эксплуатационных свойствах изделий из древесины.

Для количественной оценки содержания воды в древесине используют понятие «влажность».

Влажностью древесины называется процентное содержание в ней воды.

Различают абсолютную и относительную влажность древесины. В деревообрабатывающей промышленности используется показатель абсолютной влажности.

Абсолютная влажность W, % рассчитывается по формуле

(2.1)

 

где m – масса пробы (образца секции) влажной древесины, г;

m_о – масса пробы в абсолютно сухом состоянии, г.

 

Весовой метод используется для определения влажности многих материалов: зерна, сена, торфа, сахара и т.д. Этот метод самый точный. Однако он длителен и неудобен, т.к. требует применения вспомогательного оборудования. Его используют при проведении научных исследований, определении физико-механических испытаний древесины и изделий из неё, контроле влажности пиломатериалов во время их сушки методом контрольного образца, проверке электрического метода определения влажности древесины.

Его особенности:

- весы должны обеспечивать точность до второго (третьего) знаков;

- сушильная камера должна поддерживать температуру на 1 °С выше уровня кипения воды.

 

Аппаратура и материалы

 

Для проведения работы применяют: образцы древесины различной влажности размером 20 х 20 х 30 мм, сушильный шкаф, электронные весы с точность взвешивания 0,1 г, эксикатор с безводным хлористым кальцием.

Порядок поведение работы

 

Подготавливают журнал наблюдения (таблица 2.1).

 

Таблица 2.1 – Журнал определения влажности заготовок

№ секции	Масса секции, г	Начальная влажность W, %
Начальная mнач.	Промежуточная mci	В абсолютно сухом состоянии mс

 

- нумеруют образец двумя большими буквами, характеризующими фамилии студентов, выполняющих совместно эту работу;

- взвешивают образец на электронных весах с точность взвешивания 0,1 г;

- помещают секции в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы (первое взвешивание производят через 1,5 часа, а последующее через каждые 0,5 часа).

 

Обработка результатов

Определяют по формуле (2.1) влажность образца и формулируют выводы.

 

2.6 Контрольные вопросы

1 Влажность древесины

2 Достоинства весового метода определения влажности древесины

3 Недостатки весового метода определения влажности древесины

4 Формула для определения абсолютной влажности древесины

5 Классификация влажных тел

6 К какой группе влажных тел относится древесина

7 Виды влаги в древесине

8 Где находится свободная влага в древесине?

9 Где находится свободная влага в древесине?

 

Краткая теория

 

В лабораторной работе № 2 показаны необходимость определения влажности древесины и области применения весового метода. Однако в практике широкое применение находят косвенные (электрические) методы ее контроля, хотя они и менее точны.

Принцип действия электровлагомеров основан на зависимости электрической проводимости древесины от ее влажности. Эти приборы дают наиболее точные показания при влажности менее 30%, т.е. в области особенно сильного влияния влажности древесины на ее электрическую проводимость.

Электрические методы контроля позволяют определить влажность древесины дистанционно (на расстоянии и выводить данные на компьютер, ответственный за принятие технологических решений). Особенно это необходимо в процессах сушки древесины.

Находят более широкое применение и другие методы, основанные на электрических явлениях: диэлькометрический, метод ядерного магнитного резонанса и др. При этом влажность древесины может достигать 100 %.

 

Аппаратура и материалы

 

Для проведения работы применяют: электровлагомеры ИВ-1, образцы древесины комнатно-сухого и воздушно-сухого состояния толщиной не более 40 мм, рулетки.

 

Проведение работы

 

Работа проводится в следующей последовательности:

- подготавливают журнал наблюдений (табл. 3.1);

- нумеруют образцы двумя большими буквами, характеризующих фамилии студентов, выполняющих совместно эту работу;

- измеряют рулеткой толщину материала;

- определяют породу древесины, используя определитель пород;

 

Таблица 3.1 – Журнал наблюдений

№ образца	Порода	Состояние древесины по влажности	Температура древесины, °С	Показания прибора	Влажность древесины, W

 

- изучают устройство прибора, и подготавливают его к работе, используя его паспорт;

- устанавливают переключатель пород в положение, соответствующее породе древесины;

- устанавливают переключатель температур в положение, соответствующее измеренной температуре;

- определяют на образце участок древесины без дефектов;

- внедряют иглы датчиков параллельно волокнам древесины, не допуская резких ударных движений до полного их заглубления;

- нажимают кнопку «замер», удерживая ее в течении 3…4 с;

- снимают показания прибора;

- выключают прибор и укладывают его в футляр.

 

Обработка результатов

 

Заносят результаты в журнал наблюдений и формулируют выводы.

3.6 Контрольные вопросы

1 Достоинства электрического метода определения влажности древесины

3 Недостатки электрического метода определения влажности древесины

4 Понятие влажности предела насыщения клеточных стенок

5 Величина влажности предела насыщения клеточных стенок

6 От чего зависит влажность предела насыщения клеточных стенок

7 Влияние влажности на электрическую проводимость древесины

 

Аппаратура и материалы

 

Образцы различных пород древесины (W ≥ 30 %), штангенциркуль с погрешностью 0,01 мм, сушильный шкаф, электронные весы с точность взвешивания 0,1 г.

 

Краткая теория

 

Древесина принадлежит к материалам, размеры которых нестабильны и изменяются при изменении ее влажности. Последняя зависит от температурно-влажностного состояния воздуха.

Уменьшение линейных размеров или объема древесины, наблюдаемые при снижении ее влажности, называется усушкой. Обратный процесс называется разбуханием. Эти процессы обратимы.

Явление усушки и разбухания древесины объясняются особенностями ее строения и взаимодействием с влагой. Поглощение молекул воды поверхностью элементарных фибрилл вызывает утолщение адсорбционных прослоек влаги и, следовательно, увеличение клеточных стенок (разбухание). Обратный процесс удаления адсорбционной влаги вызывает усушку.

Разбухание сухой древесины в воздухе или паре прекращается при достижении ею влажности предела гигроскопичности W_п.г.

Усушка сырой древесины начинается только от предела насыщения W_п.н. Изменение содержания в древесине свободной влаги не вызывает изменение ее размеров.

Величина усушки зависит от структурного направления, диапазона изменения влажности и породы древесины.

Усушка древесины учитывается во многих технологических процессах деревообрабатывающей промышленности.

Полная (максимальная) усушка β_max, %, характеризует уменьшение линейных размеров (объема) древесины при удалении всего количества связанной влаги

, (4.1)

где a _max – размер (объем) образца при W_п.н. или выше его, мм (мм³);

а _min – размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии, мм (мм³).

 

Коэффициент усушки – это величина усушки при снижении содержания связанной влаги в древесине на 1 %

(4.2)

 

Ориентировочные коэффициенты усушки приведены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 - Коэффициенты усушки древесных пород

Порода	Коэффициент усушки
Радиальный Кβr	Тангенциальный Кβl	Обьемный Кβv
Лиственница	0,19	0,35	0,52
Сосна	0,17	0,28	0,44
Береза	0,26	0,31	0,54
Бук	0,17	0,32	0,47
Ясень	0,18	0,28	0,45
Дуб	0,18	0,27	0,43
Осина	0,14	0,28	0,41

Порядок проведения работы

 

Работа производится в следующей последовательности:

- подготавливают журнал наблюдений (табл. 4.2);

 

Таблица 4.2 – Протокол определения радиальной, тангентальной и объемной усушки

Маркировка образца

Порода

Размеры образца, мм

Усушка полная, %

Коэффициент усушки

Примечание

При влаж-ности равной или выше предела насыщения клеточных стенок

Абсолютно сухое состояние

Радиальное направление

Тангенциальное направление

Вдоль волокон

Радиальное направление

Тангенциальное направление

Объемная

Радиальное направление

Тангенциальное направление

Радиальное направление

Тангенциальное направление

Вдоль волокон

 

- измеряют размеры влажного образца по серединам радиальных и тангенциальных поверхностей (рис.4.1);

 

 

l_a

l_r

 

l_t

Рисунок 4.1 – Схема измерения образца

 

- высушивают образцы до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу;

- измеряют размеры образца в абсолютно сухом состоянии по соответствующим направлениям.

Обработка результатов

 

Определяют по формуле 4.1 полную усушку в радиальном и тангентальном направлениях, а также объемную;

- определяют по формуле 4.2 коэффициенты усушки;

- формулируют выводы.

 

4.6 Контрольные вопросы

1 Дать определение усушки

2 Полная усушка

3 Факторы, от которых зависит величина усушки

4 В каком направлении величина усушки имеет наибольшее значение

5 Коэффициент усушки

6 Влияние породы древесины на величину усушки

 

Краткая теория

 

Древесина является гигроскопичным материалом, способным изменять свою влажность при изменении состояния окружающего воздуха, характеризующегося температурой и относительной влажностью.

Влажность, к которой стремится древесина при выдержке ее в воздухе определенного состояния называется устойчивой влажностью.

Древесина может достигнуть устойчивого влажностного состояния либо поглощая влагу из воздуха (сорбция), либо отдавая ее в воздух (десорбция). Эти процессы не вполне обратимы (рис 5.1). В одинаковых условиях устойчивая влажность при сорбции меньше, чем при десорбции.

Разность DW = W_у.д. – W_у.с называется показателем гистерезиса сорбции.

Влагу из воздуха могут поглощать только стенки клеток. Конденсация свободной влаги в полостях клеток при сорбции невозможна, даже если воздух максимально насыщен влагой.

Максимальная устойчивая влажность, которую приобретает сухая древесина при длительной выдержки ее в насыщенном влагой воздухе, называется пределом гигроскопичности (W_п.г.).

Этот показатель зависит от температуры. При температуре равной 15…20 °С влажность предела гигроскопичности равна 30 %, а при температуре равной 100 °С - 19…20 %.

Рисунок 5.1 – Кривые сорбции и десорбции

 

Аппаратура и материалы

 

Для проведения работы применяют: образцы древесных пород различной влажности (один - комнатносухой, а второй - свежесрубленной), сушильный шкаф, электронные весы с точность взвешивания 0,1 г, пила ручная, шлифовальная шкурка, целлофановые пакеты, эксикатор с безводным хлористым кальцием.

 

Проведение работы

 

5.4.1 Определение сорбции древесины

Подготавливают журнал наблюдений (таблица 5.1).

 

Таблица 5.1 – Журнал определения сорбции древесины

Порода	Масса образца в абсолютно сухом состоянии m0, г	Масса и влажность образца в комнатно- сухом состоянии	Текущая масса (г) и влажность (%), через, месяцев
mк, г	Wк, %	m	W	m	W	m	W	m	W

- берут с этажерки свой образец, использованный в работе № 2, и взвешивают на весах;

- определяют по формуле (2.1) влажность комнатно-сухого образца;

- помещают образец на открытый воздух под навес;

- определяют массу образца через каждый месяц.

 

5.4.2 Определение десорбции древесины

Подготавливают журнал наблюдений (таблица 5.2).

 

Таблица 5.2 – Журнал определения десорбции древесины

Порода	Начальная масса образца mн, г	Масса образца в абсолютно сухом состоянии mо, г	Текущая масса (г) и влажность (%), через, месяцев
m	W	m	W	m	W	m	W

 

Вырезают из свежесрубленной заготовки на расстоянии 50 мм от торца образец (секцию влажности) толщиной 5…10 мм и слегка зачищают его шлифовальной шкуркой от заусенцев;

- нумеруют образец двумя большими буквами, характеризующими фамилии студентов, выполняющих совместно эту работу;

- помещают образец в целлофановый пакет, предотвращая испарение влаги;

- взвешивают образец на весах;

- помещают образец под навес;

- определяют массу образца через каждый месяц;

- определяют массу образца в абсолютно сухом состоянии (в конце наблюдения).

 

Обработка результатов

 

Определяют по формуле (2.1) влажность обоих образцов и формулируют выводы.

 

5.6 Контрольные вопросы

1 Устойчивая влажность древесины

2 Показатель гистерезиса сорбции для цельной древесины

3 Показатель гистерезиса сорбции для измельченной древесины

4 Равновесная влажность древесины

5 От каких факторов зависит равновесная влажность древесины

6 Влажность предела гигроскопичности

7 От каких факторов зависит влажность предела гигроскопичности

8 Гигроскопичность древесины

 

Краткая теория

Повышение содержания связанной влаги в древесине при выдерживании во влажном воздухе или воде приводит к увеличению линейных размеров и объема древесины. Это явление называется разбуханием.

Разбухание образца δ, %, определяется по формуле

δ = 100 (S₂ – S₁)/ s₁, (6.1)

где S₁ – толщина образца до вымачивания, мм;

S₂ - толщина образца после вымачивания, мм.

 

При повышении влажности плитные древесные материалы могут разру­шаться под воздействием внутренних напряжений, образующихся при увели­чении линейных размеров частиц, а также вследствие разрушения влагой клеевых соединений.

Величина разбухания ДСтП приведена в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1 - Физико-механические показатели ДСтП в соответствии с ГОСТ 10632-89

 

Показатель	Сорт плиты
П-А П-Б П-Б
Плотность, кг/м3	550…820
Разбухание:	%, не более
за 24 часа (размер образцов 100х100 мм)
за 2 часа (у плит повышенной водостойкости, размер образцов 25х25 мм)

 

Из-за пористого строения древесных материалов при непосредственном контакте с водой они способны увеличивать свою влажность. Данное свойство древесины называется водопоглощением. Масса образца при этом увеличивается.

Водопоглощение образца AW, %, определяется по формуле

AW = 100 (m₂ – m₁) / m₁, (6.2)

где m₂ - масса образца после погружения в воду, г;

m₁ - масса образца до погружения в воду, г.

Величина разбухания и водопоглощения некоторых ДВП приведена в табл. 6.2.

 

Таблица 6.2 - Физико-механические показатели ДВП в соответствии с ГОСТ 4598-86

Наименование по­казателя	Марка плит
Полутвердые (НТ)	Твердые (Т-В, Т, Т-П, Т-С,Т-СП)	Сверхтвердые (СТ)
Плотность, кг/м3	Не менее 600	800…1100	950…1100
Разбухание по толщине за 24 ч, %		10…23
Водопоглощение лицевой поверхно­сти за 24 ч, %	Не нормируется	7…13

 

Аппаратура и материалы

Для проведения работы применяют: образцы ДСтП и ДВП размера­ми 100х100 мм. Для исследования свойств ДСтП допускается использовать образцы 25х25 мм, электронные весы с точность взвешивания 0,01 г, эксикатор с безводным хлористым кальцием, штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм, микрометр с погрешностью измерения не более 0,01 мм.

 

Проведение работы

Работу выполняют в следующей последовательности:

- у образцов измеряются линейные размеры и определяют объем;

- взвешивают образцы с точностью до 0,01 г;

- рассчитывают плотность плит;

- образцы плит помещают в наполненный водой эксика­тор. При этом образцы не должны соприкасаться с его стенками, а глубина погружения должны составлять 20±2 мм. После выдержки под водой в те­чении 2 ч образцы древесностружечной плиты вынимают и осушают их по­верхность от капель воды фильтровальной бумагой;

- древесноволокнистые плиты после выдержки извлекают из воды и укладывают каждый отдельно в горизонтальном положении между листами фильтровальной бумаги; при этом образцы складывают в пачки по 5 шт. для удаления воды с поверхности образцов. На каждую пачку укладыва­ют груз (квадратную плиту). Образцы выдерживают в таком положении 30 с, затем груз снимают и удаляют фильтровальную бумагу;

- через 10 мин после извлечения образцов из воды замеряют размеры и взвешивают;

- результаты заносят в табл. 6.3.

 

Таблица 6.3 – Результаты исследований

Вид ма­териала	Размеры, мм	Мас-са, г	Плотность, кг/м3	Масса после вымачивания, г	Толщина после вымачивания, мм	Разбухание δ, %	Водопоглощение AW, %
длина	ширина	толщина
ДСтП
ДВП

Обработка результатов

Определив показатели водопоглощения и разбухания необходимо сфор­мулировать выводы по работе и определить соответствие плит сортам по ис­следованным характеристикам.

6.6 Контрольные вопросы

1 Определение разбухания древесины

2 Определение водопоглощения древесины

3 Влияние разбухания плитных материалов по толщине на их эксплуа­тационные свойства

4 Влажность, до которой происходит разбухание древесины в насыщенном воздухе

5 Влажность, до которой происходит разбухание древесины в воде

6 Влияние плотности древесины на водопоглощение.

 

Краткая теория

 

Плотность материала характеризуется отношением его массы к объёму. Плотность древесины представляет собой объёмную массу и измеряется в килограммах на кубический метр.

Плотность древесины в большей степени зависит от влажности, поэтому при изучении этого свойства рассматривают следующие показатели: плотность влажной древесины r_w, плотность абсолютно сухой древесины r_о и базисную плотность r_б, плотность при стандартной влажности, равной 12%, r₁₂.

Для расчетов, особенно в области сушки древесины удобно иметь характеристику плотности не зависящую от влажности древесины. Такой характеристикой является базисная плотность r_б – отношение массы образца в абсолютно- сухом состоянии к объёму его при влажности не ниже предела насыщения клеточных стенок.

Определение плотности древесины проводится согласно ГОСТ 16348.1-73.

 

Аппаратура и материалы

 

Образцы различных пород древесины в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20мм и длиной вдоль волокон 25±5 мм с влажностью W ≥ 30 %, штангенциркуль с погрешностью 0,01 мм, сушильный шкаф, электронные весы с точность взвешивания 0,1 г.

 

Проведение работы

 

7.4.1 Определение плотности древесины при влажности в момент испытаний

Образцы древесины, размерами 20х20х25±5 мм взвешивают с погрешностью не более 0,01 г, измеряют штангенциркулем размеры с погрешностью не более 0,1 мм и вычисляют объем.

Плотность при влажности в момент испытаний r_w, кг/м³ (г/см³) вычисляют по формуле

, (7.1)

 

где m_w – масса образца, кг (г);

a_w, b_w – размеры поперечного сечения образца, м (см);

l_w – длина образца, м (см);

V_w – объём образца, м³ (см³).

 

Результаты испытаний заносят в протокол (таблица 7.1).

 

Таблица 7.1 – Протокол определения плотности древесины при влажности в момент испытания

Маркировка образцов	Порода	Размеры образцов, см	Объём образцов, см3	Масса образца, г	Влажнось, %	Плотность при влажности в момент испытаний, г/см3	Примечание
Толщина	Ширина	Длина

 

7.4.2 Определение плотности древесины в абсолютно сухом состоянии

Образцы древесины размерами 20х20х25±5 мм предварительно подсушивают в течении трёх часов при температуре 50…60°С, затем высушивают до постоянной массы, периодически взвешивая через 30 мин с погрешностью не более 0,01 г. После этого измеряют штангенциркулем размеры образца древесины с погрешностью не более 0,1 мм и определяют его объем.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии r₀, кг/м³ (г/см³), вычисляют по формуле

, (7.2)

где m₀ – масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг(г);

а₀, b₀ – размеры поперечного сечения в абсолютно сухом состоянии, м(см);

l₀ – длина образца, м (см);

V₀ – объём образца в абсолютно сухом состоянии, м³ (см³).

Результаты испытаний заносят в протокол (таблица 7.2).

 

Таблица 7.2 – Протокол определения плотности древесины в абсолютно сухом состоянии

Маркировка образцов	Порода	Размеры образцов, см	Объём образцов, см3	Масса образца, г	Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии, г/см3	Примечание
Толщина	Ширина	Длина

 

5.4.3 Определение базисной плотности

Базисную плотность r_б, кг/м³ (г/см³), вычисляют по формуле

, (7.3)

где m₀ – масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг (г);

a_max, b_max, l_max – размеры образца при влажности равной или большей предела насыщения клеточных стенок, м (см);

V_max – объём образца при влажности равной или большей предела насыщения клеточных стенок, м³ (см³).

Результаты испытаний и расчётов заносят в протокол (таблица 7.3).

 

Таблица 7.3 – Протокол определения базисной плотности древесины

Маркировка образцов	Порода	Размеры образцов, см	Объём образцов при влажности равной или большей предела насыщения клеточных стенок, см3	Масса образца абсолютно сухом состоянии, г	Базисная плотность, г/см3	Примечание
Толщина	Ширина	Длина

Примерные значения плотности древесины для основных древесных пород приведены в таблице 7.4.

 

Таблица 7.4 – Примерные значения плотности

Порода	Плотность в абсолютно сухом состоянии кг/м3	Базисная плотность, ρб, кг/м3	Порода	Плотность в абсолютно сухом состоянии кг/м3	Базисная плотность ρб, кг/м3
Лиственница			Ясень
Сосна	12345678Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу... Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы... Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура... Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...  © cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста. Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы! 0.263 с.